近日，我校電子信息學院電子信息工程專業本科生方宇浩在微波諧振式傳感器優化設計方面取得重要進展，以第一作者身份在IEEE Sensors Journal發表了題為“An AMC-based liquid sensor optimized by particle-ant colony optimization algorithms”的學術論文。該期刊為中國科學院二區，2020年度影響因子為3.301。論文第一作者為2019級本科生方宇浩，通訊作者為電子信息學院趙文生教授，我校本科生林福康、王大偉副研究員、王駿超副教授和吳文敬博士為共同作者。
微波傳感器因其低成本、高穩定性，引起了學術界和工業界廣泛關注。其中，微波諧振式液體傳感器可實現無損檢測，且操作和監測手段便攜。文章在此背景下提出了一種基于人造磁導體（AMC）結構的液體傳感器，應用粒子—蟻群優化（PACO）算法進行數值優化，增加了結構優化探索的自由度，同時減少人工設計的時間成本。優化過程中，AMC結構諧振頻率保持在2.45GHz，以確定傳感器工作頻率在工業、科學和醫療（ISM）頻段內。將數值優化后的AMC結構與寬帶天線相結合，構建成液體傳感器（圖1）。
實驗測量應用丁-1-醇、丙-2-醇、乙醇、甲醇和水等液體樣品檢測傳感器功能，測量結果表明構建的液體傳感器檢測范圍大，最高可支持介電常數高達78的液體檢測，最大檢測靈敏度達3.48%（圖2）。本論文提出的液體傳感器無需額外的微流通道，具有成本低、操作便攜、無損、實時等特點，可望用于水質實時監測等場景。
圖1 液體傳感器測試實驗圖
圖2 液體傳感器響應曲線及靈敏度對比
“我是大一暑假期間聯系趙文生老師，進入到科研團隊的。剛開始接觸科研的時候也是一頭霧水，第一篇論文看了好幾天還沒明白。從開始的一無所知，到慢慢入門，再到如今有了階段性的成績，一路以來少不了老師的悉心指導和師兄、師姐們的幫助。我收獲到的也絕不僅僅是一紙論文和幾項專利，一個想法從誕生到不斷打磨，再到最后成型，直至發表，絕不是看上去那么簡單。我很有幸如此早地接觸到科研訓練，見識到了科研路上的艱辛，也體會到了收獲的喜悅。我相信這顆種子已經萌芽。”方宇浩說道。
本科生方宇浩
近年來我校高度重視本科生綜合能力培養，一直鼓勵和支持本科生參與科研訓練，該論文也是趙文生教授指導我校本科生，以第一作者發表的第4篇SCI論文。通過這些科研訓練，不僅讓學生切實感受科研的魅力，同時增強學生的實際動手能力和團隊協作能力，在應用中鞏固所學，并在探索中不斷學習。
該研究得到了國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的支持。
